Выбор изоляторов в зависимости от степени загрязненности атмосферы
Значение влагоразрядного напряжения изоляторов зависит от характеристик загрязняющего слоя, толщины и удельного сопротивления. При одинаковых загрязнениях оно пропорционально длине пути утечки изолятора Lу.
Lу - Длина пути утечки изолятора – наименьшее расстояние по поверхности изолирующей части между двумя электродами.
Разряд на отдельных участках изолятора может отрываться от поверхности и развиваться в воздухе. В результате этого влагоразрядные напряжения оказываются пропорциональны на Lу, а эффективной длине утечки:
|
Lэф = |
Lу |
(5.1) |
|
где: |
|
K |
|
|
- коэффициент эффективности изолятора. |
||||
K≥1 |
||||
Значения К определяются экспериментально. Для подвесных тарельчатых изоляторов К может быть оценен по эмпирической формуле:
|
|
Lу |
|
|
|
K =1 |
|
|
−1 |
|
(5.2) |
+0,5 |
D |
|
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
где:
D- диаметр тарелки изолятора
К=1÷1,3
Вкачестве характеристики надёжности изоляторов при рабочем напряжении принята удельная эффективная длина пути утечки:
|
|
λэф = |
Lэф |
(5.3) |
|
|
Uнаиб. раб. |
||
|
|
|
|
|
λэф |
- |
нормируется |
в зависимости от степени загрязненности |
|
|
|
атмосферы и номинального напряжения установки. |
||
Таблица 5.3 Нормированные удельные эффективные длины пути утечки (высота до 1000 м)
Степень |
|
|
λýô , см/кВ (не менее) |
|
||
загрязненности |
|
|
|
|
|
|
для воздушных линий при |
для открытых |
|||||
атмосферы |
||||||
номинальном напряжении, кВ |
распределительных устройств |
|||||
|
||||||
|
|
|
|
при номинальном напряжении, |
||
|
|
|
|
|
кВ |
|
|
35 |
110-220 |
330-750 |
35 |
110-750 |
|
I |
1,7 |
1,3 |
1,3 |
1,7 |
1,5 |
|
II |
1,9 |
1,6 |
1,5 |
1,7 |
1,5 |
|
III |
2,25 |
1,9 |
1,8 |
2,25 |
1,8 |
|
IV |
2,6 |
2,25 |
2,25 |
2,6 |
2,25* |
|
V |
3,5 |
3,0 |
3,0 |
3,5 |
3,0** |
|
VI |
4,0 |
3,5 |
3,5 |
4,0 |
3,5** |
|
*Кроме напряжения 750 кВ.
**Кроме напряжения 500 и 750 кВ.
Примечание: При высотах 1000÷2000м н.у.м: λэф =1,05 λэф.табл При высотах 2000÷3000м н.у.м: λэф =1,1 λэф.табл
При высотах 3000÷4000м н.у.м: λэф =1,15 λэф.табл
I – сельскохозяйственные районы, луга, леса, болота, тундра;
II – районы с сильной ветровой эрозией почвы, сельскохозяйственные районы в которых применяются химические удобрения, промышленные города;
IIIVI – вблизи источника промышленного загрязнения. 300-900м – минимальный защитный интервал.
Для надёжной эксплуатации при рабочем напряжении геометрическая длина пути утечки изоляторов должна определяться как:
Lу ≥ КλэфU наиб. раб. |
(5.4) |
Применительно к гирляндам изоляторов условие (5.4) означает, что число изоляторов гирлянде должно быть:
|
|
n ≥ KλэфU наиб. раб. |
(5.5) |
|
где: |
|
Lу1 |
|
|
|
геометрическая длина пути утечки одного изолятора |
|||
Lу1 |
- |
|||
|
|
|||
Uнаиб. раб. |
|
- наибольшее рабочее междуфазное напряжение, т.е. линейное. |
||
В связи с возможностью выхода из строя отдельных изоляторов во время эксплуатации и относительно большой трудоёмкостью их замены количество изоляторов, определенное по (5.5), увеличивается на один для линий 110, 220 кВ и на два для линий 330 кВ и выше. На сложных переходах через реки количество изоляторов может быть увеличено на 5 штук. Таким
образом, условие выбора изоляторов в зависимости от степени загрязнения атмосферы запишется как:
для ВЛ 110, 220 кВ: |
n ≥ |
KλэфU раб.наиб. +1 |
(5.6) |
|
|
Lу1 |
|
для ВЛ 330÷1150 кВ: |
n ≥ |
KλэфU раб.наиб. + 2 |
(5.7) |
|
|
Lу1 |
|
Нормированная удельная эффективная длина пути утечки в загрязненных районах обеспечивается увеличением в гирлянде числа
изоляторов обычного исполнения ( с Lу1=28÷42 см) или, что бывает целесообразнее, применением специальных грязестойких изоляторов (рис.
5.10), обладающих достаточно развитой поверхностью (с Lу1=40÷57 см).
Рис. 5.10 Подвесные изоляторы для районов с загрязненной атмосферой: а – для натяжных гирлянд; б – для поддерживающих гирлянд
Проверка выбранного количества изоляторов производится по условиям работы гирлянд под дождём при воздействии внутренних перенапряжений.
Определение числа изоляторов в гирлянде производится по формуле:
|
|
n ≥ kpU наиб. раб.(ф) |
(5.8) |
|
где: |
|
Eмр H |
|
|
- расчетная кратность внутренних перенапряжений |
||||
kp |
||||
Uнаиб.раб.(ф) |
- наибольшее рабочее фазное напряжение, кВ |
|||
Емр |
- расчетная мокроразрядная напряженность, кВ/см (табл. 5.4) |
|||
Н- строительная высота изолятора, см
Рекомендуемое ПУЭ количество изоляторов в гирляндах для металлических и ж/б опор в районах с U степень загрязненности приведено в табл. 5.5.
Таблица 5.4
Характеристики подвесных линейных изоляторов
|
Строительная высота, Н, мм |
ДиаметрD, мм |
путиДлинаутечки l |
Коэффициент эффективностиk |
Действующее напряжение короны, кВ |
Расчетнаясредняя мокроразрядная напряженность Е |
Тип |
|
|
мм |
|
|
см / кВ |
изоляторов |
|
|
, |
|
|
Примечание |
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
у |
|
|
мр |
ПФ6-В |
140 |
270 |
324 |
1,1 |
35 |
2,5 |
Фарфоровый |
ПФ16-А |
173 |
280 |
365 |
1,2 |
- |
2,4 |
«» |
ПФ20-А |
194 |
350 |
420 |
1,1 |
- |
2,4 |
«» |
ПС6-А |
130 |
255 |
255 |
1,0 |
28 |
2,6 |
Стеклянный |
ПС12-А |
140 |
260 |
325 |
1,2 |
35 |
2,3 |
«» |
ПС16-Б |
170 |
280 |
387 |
1,2 |
40 |
2,3 |
«» |
ПС22-А |
200 |
320 |
390 |
1,1 |
40 |
2,3 |
«» |
ПС30-А |
190 |
320 |
425 |
1,1 |
45 |
2,0 |
«» |
ПС40-А |
190 |
330 |
445 |
1,1 |
50 |
2,0 |
«» |
ПФГ5-А |
194 |
250 |
450 |
- |
- |
- |
Для районов с |
ПФГ6-А |
198 |
270 |
455 |
- |
- |
- |
|
ПФГ8-А |
214 |
300 |
470 |
- |
- |
- |
повышенным |
ПСГ16-А |
160 |
320 |
480 |
- |
- |
- |
уровнем |
ПСГ16-Б |
180 |
350 |
555 |
- |
- |
- |
загрязнения |
ПСГ22-А |
185 |
370 |
570 |
- |
- |
- |
|
Таблица 5.5
Количество изоляторов в гирляндах воздушных линий и открытых распределительных устройств (в скобках)
Тип |
|
|
Число изоляторов при номинальном напряжении, кВ |
|
|
||||||
изолятора |
до 10 |
20 |
|
35 |
110 |
150 |
220 |
330 |
|
500 |
750 |
ПФ6-А |
1 |
3 (4) |
|
3 (4) |
7 (8) |
9 (10) |
13 (14) |
19 (20) |
|
(29) |
- |
ПФ6-Б |
1 |
3 (4) |
|
3 (5) |
7 (8) |
10 (10) |
14 (15) |
20 (21) |
|
27 (30) |
- |
ПФ6-В |
1 |
3 (4) |
|
3 (4) |
7 (8) |
9 (10) |
13 (14) |
19 (20) |
|
26 (29) |
|
ПФ16-А |
- |
- |
|
- |
6 |
8 |
11 |
17 |
|
23 |
- |
ПФ20-А |
- |
- |
|
- |
- |
- |
10 |
14 |
|
20 |
- |
ПС6-А |
1 |
3 (4) |
|
3 (4) |
8 (9) |
10 (11) |
14 (16) |
21 (22) |
|
29 (33) |
- |
ПС12-А |
- |
- |
|
3 |
7 |
9 (10) |
13 (14) |
19 (20) |
|
26 (29) |
(38) |
ПС16-А |
- |
- |
|
- |
6 |
8 |
11 |
16 |
|
22 |
- |
ПС16-Б |
- |
- |
|
- |
6 |
8 |
12 |
17 |
|
24 |
- |
ПС22-А |
- |
- |
|
- |
- |
- |
10 |
15 |
|
21 |
30 |
ПС30-А |
- |
- |
|
- |
- |
- |
11 |
16 |
|
22 |
32 |
Таблица 5.6
Наименьшие изоляционные расстояния по воздуху на опорах воздушных линий электропередачи
Расчетные |
|
|
Наименьшие изоляционные расстояния, см |
|
|
||||||
|
|
|
при номинальном напряжении, кВ |
|
|
||||||
|
условия |
|
|
|
|
|
|||||
|
до 10 |
20 |
35 |
|
110 |
150 |
220 |
330 |
500 |
750 |
|
|
|
|
|||||||||
По |
грозовым |
20 |
40 |
40 |
|
100 |
130 |
180 |
260 |
320 |
- |
перенапряжениям |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
По внутренним |
10 |
15 |
30 |
|
80 |
110 |
160 |
215 |
300 |
410 |
|
перенапряжениям |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Безопасный |
- |
- |
150 |
|
150 |
200 |
250 |
350 |
450 |
- |
|
подъём на опору |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
5.3.2Изоляционные расстояния в пролётах ВЛ
Впролёте ВЛ длина воздушного промежутка между проводами оказывается больше, чем на опорах (отсутствуют стойки опор), поэтому междуфазная изоляция в пролёте имеет больший запас электрической прочности по сравнению с изоляцией на опорах. Расстояния между проводами и тросами в середине пролёта определяются условиями защиты от грозовых перенапряжений и зависят только от длины пролёта.
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.7 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина пролета, м… |
150 |
200 |
300 |
400 |
500 |
|
600 |
|
Расстояние по вертикали |
|
|
|
|
|
|
|
|
между проводом и тросом в |
|
|
|
|
|
|
|
|
середине пролёта, м, не менее |
3,2 |
4 |
5,5 |
7 |
8,5 |
|
10 |
|
Промежуток провод-земля выбирается по уровню внутренних перенапряжений, исходя из условия безопасного проезда транспортных средств и допустимого значения напряженности электрического поля под линией на высоте 1,8 м.
Таблица 5.8
Наименьшие расстояния провод-земля в населенной местности
|
Наименьшие расстояния, м, при номинальных напряжениях |
||||||||
Условия |
|
|
|
линий, кВ |
|
|
|
||
6-20 |
35- |
150 |
220 |
330 |
500 |
750 |
1150 |
||
|
|||||||||
|
100 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Проезд транспорта |
6,0 |
6,0 |
6,5 |
7,0 |
7,5 |
8,0 |
- |
- |
|
высотой 4 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Допустимая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
напряженность поля |
- |
- |
- |
- |
- |
7,0 |
12,0 |
14,0 |
|
под линией Eдоп=15 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
кВ/м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изоляционные расстояния в РУ
При определении изоляционных расстояний по воздуху между токоведущими частями, а также от токоведущих частей до заземленных элементов РУ руководствуются испытательными напряжениями, установленными для электрооборудования.
Таблица 5.9
Наименьшие изоляционные расстояния в свету от токоведущих частей до различных элементов распределительных устройств подстанций
|
Расчетные |
|
|
Наименьшие изоляционные расстояния, см |
|
|||||||
|
|
|
при номинальном напряжении, кВ |
|
||||||||
|
|
условия |
|
|
|
|||||||
|
|
|
до 10 |
20 |
35 |
110 |
150 |
220 |
330 |
500 |
||
|
|
|
|
|
||||||||
По электрической прочности: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
- |
между |
токоведущими |
20 |
30 |
40 |
90 |
130 |
180 |
250 |
375 |
||
|
частями |
разных фаз |
при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жесткой ошиновке; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
- |
между |
токоведущими и |
22 |
33 |
44 |
100 |
140 |
200 |
280 |
420 |
||
|
заземленными частями при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
жесткой ошиновке. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
По условиям безопасности |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
персонала: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
от |
неогражденных |
290 |
300 |
310 |
360 |
400 |
450 |
520 |
645 |
||
|
токоведущих |
частей |
до |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
земли; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
от токоведущих частей до |
220 |
230 |
240 |
290 |
330 |
380 |
450 |
575 |
|||
|
ограждений, |
зданий |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сооружений, а также между |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
токоведущими |
частями |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
разных |
цепей |
(по |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
горизонтали), |
|
если |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
предусматривается работа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
одной |
цепи |
при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отключенной другой; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
- |
от токоведущих частей до |
95 |
105 |
115 |
165 |
205 |
255 |
325 |
450 |
|||
|
транспортируемого |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
оборудования, а также от |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
контактов разъединителя в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
отключенном |
положении |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
до |
заземленных |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
токоведущих частей. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||